CN103080812B - 平视显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车辆（30）的平视显示器（1），该平视显示器为了借助成像单元（3）显示信息将在车辆（30）中的在观察者视向上的透明面（31）用作显示区域，其中在成像单元（3）和显示区域之间设置有映像光学系统（4，5），该映像光学系统具有：适配装置（6），借助该适配装置能够将信息的显示适配于观察者的不同眼睛位置；用于记录观察者的头部的相机（16）；以及用于分析相机（16）的记录的图像处理单元。在此，投影装置被设置用于将可光学检测的标记（24）映像在观察者的头部的方向上，并且图像处理单元被构造为基于相机（16）的记录来分析标记（24）。

Description

平视显示器

技术领域

本发明涉及用于车辆的平视显示器。

背景技术

用平视显示器，在后面也简称HUD，可以将车辆的信息通过透明的挡风玻璃渐显到观察者、尤其是驾驶员的视线中，该驾驶员通过挡风玻璃来看。由此，车辆的所显示的信息以及例如在车辆前产生的交通状况可以同时一眼被察觉。由于该显示装置的优点，目前已知平视显示器的几种不同的实施。

利用平视显示器可以将信息表示为虚拟图像。在此，对观察者来说，所显示的信息看起来像虚假地处于车辆外部的图像。该显示方式的附加优点在于，可以避免观察者的眼睛劳累，以便为了识别车辆信息而适应于仪表板的显示，该仪表板相对应外部的周围环境的距离明显较小。

但是，利用这种显示技术可能仅仅在视角的比较小的范围中能够识别所显示的信息。在车辆中，视角尤其是由观察者的座椅位置来确定。因此，DE102007015887A1建议，经由平视显示器的接口检测例如座椅、方向盘或者后视镜的空间设定，以便借助这些数据将信息的显示适配于经常的视向。因为这些空间的设定、尤其是在驾驶时仅仅较少地被改变，因此这种平视显示器的所显示的信息在多数视角情况下很少或者甚至不能够保持可识别。

DE102004031311A1介绍了具有集成的图像传感器的平视显示器，借助其确定观察者的头部的位置。通过图像传感器的集成，观察者的头部和眼睛有利地被从相同的空间参考点出发被记录，在该参考点上信息显示的取向被定向。但是，通过不利的光行为，在该实施方式中可能暂时地干扰视向的识别并且可能妨碍信息显示对改变了的视向的适配。

发明内容

利用具有根据本发明的平视显示器实现了，提供如下的平视显示器，其显示在变换的驾驶条件和周围环境条件下并且在观察者的不同视角情况下保证了改善的可识别性。

本发明从用于车辆的平视显示器出发，该平视显示器为了借助成像单元显示信息将在车辆中的在观察者视向上的透明面用作显示区域，其中在成像单元和显示区域之间设置有映像光学系统，该映像光学系统具有：适配装置，借助该适配装置可以将信息的显示适配于观察者的不同眼睛位置；用于记录观察者的头部的相机；以及用于分析相机的记录的图像处理单元。本发明的核心在于，投影装置被设置用于将可光学检测的标记映像在观察者的头部的方向上，并且将图像处理单元构造为，基于相机的记录来分析标记。

成像单元将例如车辆的信息——例如行驶速度或者例如发动机转速——为了显示而转换为光射线束，该光射线束借助映像光学系统聚焦地被对准在透明并且反射性的面上，例如窗户玻璃或者单独的组合玻璃片上。从那里，映像的光束发射到观察者的眼睛的方向上。为了能够将信息的显示适配于观察者的不同的眼睛位置，平视显示器装备有适配装置，例如可控制的、可运动的用于映像光学系统的光学元件和/或例如电驱动装置的支座。

相机例如可以是电子数码相机或者视频相机。相机可以被构造用于记录具有例如不同图像截面（变焦设定）和/或例如在不同方向上的记录。

图像处理单元被设置用于，分析相机的图像记录。优选地，该图像处理单元被构造用于借助轮廓或者其他光学特征来相互区分不同的图像元件并且在不同空间位置和定向上识别预先给定的对象、尤其是观察者的头部或者眼睛。

投影装置包括光源和用于产生标记的装置，该标记可以作为图像投影在对象上，例如光圈、显示器或者光源，甚至例如激光二极管。投影装置可以这样被实现，使得该投影装置例如映像唯一的相关联的标记。由此，标记可以具有如下形状，即使在相机记录中标记的一部分失真或者根本没有被检测到时，该形状也仍然可以被图像处理单元识别。另一方面，投影装置可以被实现为，使得其例如映像多个单个的标记，这些标记相互以预先给定的图案来布置。这提供了如下优点：尤其是在比较小的标记情况下例如通过成型脸部轮廓在相机记录中相对少地出现失真。使用多个标记的另外的优点在于，这些标记可以利用发散的或者收敛的射线投影到观察者的头部方向上，使得根据在记录中的标记的距离可以确定例如至基础线的距离，其中映像的光从所述基础线出发向头部方向发射。

投影装置的一部分可以是光学元件，以便聚焦所投影的标记并且在观察者的头部方向上适配该投影装置的光的光路。优选地，投影装置具有与平视显示器的成像单元无关的光源，由此，标记的投影和信息的显示有利地可相互独立地被实施。

优选地，投影装置以如下方式构造，使得标记在映像光的形状、波长或者强度方面突出地被构造。这提供了如下优点：标记可以可靠地以光学方式被识别并且可以与其他对象进行区别，这些对象可以处于投影方向、记录方向上或者相机的图像截面中。投影装置可以被设置用于利用标记来标记在观察者的头部上的确定区域、尤其是在观察者脸部上的确定区域。由此，可以相对容易地识别在脸的尤其是平面区域上的标记。为了标记的投影，投影装置也可以被实现为，使得标记例如构造围绕观察者的头部的例如作为矩形的框。在此，框形标记可以例如以如下方式围绕头部，使得当头部运动出预先给定的区域时，标记的光才从观察者的头部反射至相机。由此可以有利地识别观察者的运动，其中观察者的头部例如离开提供用于识别平视显示器显示的有利眼睛位置的区域。

本发明的标记投影提供了如下优点：具有观察者头部记录的相机可以借助所投影的标记检测对象，该对象建立了至空间位置或者空间方向的参考。利用显眼的现象，所投影的标记可以通过图像处理单元例如构成用于分析记录的有利的初始点，其方式是这些标记例如标记眼睛的比较经常占据的位置。由此，对相机记录的分析可以通过图像处理单元被有利地加速。

在本发明的一个有利的实施方式中，图像处理单元被构造用于借助相机的记录确定在观察者的头部处的区域（尤其是眼睛）的位置相对观察者的头部上的可光学检测的标记的位置的偏差，并且用于尤其是借助该偏差提供用于适配装置的调整参量。由此，根据本发明的平视显示器提供了如下优点：通过分析相机记录，用于适配显示器的重要信息是可利用的并且为适配的自动化做好准备。

本发明优选以如下方式被实施，即相机被定位在平视显示器的其中安装有成像单元和映像光学系统的部分之外。这提供了如下优点：相机的记录在平视显示器的安装地点较少地被平视显示器的光源或者被周围环境光所妨碍。

此外有利的是，投影装置包括调整装置，借助该调整装置可以这样地调整投影装置的至少一个光学元件，使得可以在不同位置上映像可光学检测的标记。由此，当观察者将其头部倾斜到一侧如此远而使得其头部位置的光学标记不再被反射时，例如光学可检测标记的投影方向可以被适配。

相机和图像处理单元同时提供足够的处理速度，以便实时地跟踪例如人的运动。因此，在使用这种组件的情况下尤其有利的是，调整装置被构造为使可光学检测的标记的位置相应地跟随观察者的头部的运动。这里，调整装置例如可以连同使用调整参量，其中图像处理单元提供这些调整参量给映像光学系统的适配装置。

对于本发明的平视显示器的有利的紧凑的结构方式优选的是，投影装置的至少一个元件是映像光学系统的光学元件。尤其是当映像光学系统的共同光学元件的至少之一可被调整用于适配于观察者眼睛的位置时，可以有利地将标记的投影与平视显示器的显示对观察者眼睛位置的适配相耦合。此外，这允许进一步的位置节省和成本节省，因为仅仅一个光学元件设置有调整装置可能是足够的。

本发明的一个特别有利的实施方式规定，投影装置被构造用于通过反射将可光学检测的标记在观察者头部方向上投影到车辆的透明玻璃片上。这样可以有利地将例如基本上来自与HUD显示的光相同方向的用于标记投影的光对准观察者头部。为此特别有利的是，投影装置的输入耦合元件——例如反射镜——被构造用于，将可光学检测的标记的光输入耦合到映像光学系统的光路的区段中。因为，因此尤其是在通过在车辆中的透明玻璃片映像的情况下，HUD显示和标记投影的光束可以有利地近似或者完全平行地向观察者的头部和眼睛方向引导。尤其是，可光学检测的标记可以在此有利地给出提示：针对头部尤其是眼睛的何种位置，正好地调整平视显示器的信息的显示、尤其是适配装置。

投影装置优选设置在平视显示器的安装了成像单元和/或映像光学系统的部分中。这有利于本发明平视显示器的紧凑结构方式，其中在本发明的平视显示器中共同地使用用于信息显示的映像和可光学检测的标记的投影的光学元件。

另一有利的实施方式在于，将投影装置的一部分、尤其是发射光的部分集成到成像单元中。这提供了如下可能性：将两个映像——即显示和标记投影——的光主要地或者仅仅通过共同使用的光学元件并且从而基本上共同的光路来传导。这减少了所需的组件的数量和本发明的平视显示器的位置需求。由于空间上的靠近，用于显示和用于投影的例如不同光源可以利用较少的花费并且比较有效地被冷却。

投影装置优选被构造用于将可光学检测的标记连续地周期性地在预先给定的持续时间上投影。尤其优选的是，周期性地、分时地投影可光学检测的标记被同步到尤其是相机的信号上。由此，图像处理单元可以利用带有或者不带有所投影的标记的记录，通过对这些标记的比较图像处理单元可以比较容易并且快速地确定标记的位置或投影方向。尤其是以这种方式可以有效地检测其投影跟随观察者运动的标记的位置。

本发明的特别优选的实施方式规定，用于投影可光学检测的标记的装置被构造用于发射不可见的尤其是红外的光。由此，观察者的视觉上的察觉通过标记投影比较少地或者根本不被妨碍。投影装置的输入耦合元件优选是反射镜，其对于红外光是透明的。因此用于投影标记的红外光可以有利地例如与用于HUD的信息显示的光平行地被输入耦合到映像光学系统的光路中。

此外有利的是，用于投影可光学检测的标记的装置被构造用于发射可见光。由此，例如观察者可以借助例如反射镜有利地检验例如在其头部上投影的标记的位置而为此无需例如电子辅助装置。

投影装置优选可被调整为，使得可光学检测的标记在大小和/或形状和/或强度方面可以改变。这提供了如下优点，标记的根据本发明的投影可以适配于例如不同的观察者或者适配于例如不同的光行为。此外优选的是，平视显示器被构造用于对观察者显示眼睛的位置和/或标记的位置。为此，平视显示器例如可以利用所投影的标记来显示观察者的头部的记录。由此，本发明的平视显示器以有利的方式实现了，观察者可以尤其是借助标记利用可见光的投影来检验投影装置的设定。

此外优选的是，设置有投影面元件，该投影面元件装备有用于固定在观察者的座椅、尤其是座椅的头部支持部上的固定装置。尤其优选的是，投影面元件装备有用于可重复地定位在座椅、尤其是座椅的头部支持部上的测量装置。投影面元件例如可以是平坦的面或者例如示意性地相应于脸的形状。测量装置例如可以被构造为水准仪和/或例如被构造为在固定元件上的测量刻度。借助这样的投影面元件例如可以检验可光学检测的标记的位置。尤其是借助测量装置有利地实现，比较精确地检测投影装置、调整装置和/或适配装置的针对观察者、例如驾驶员协调的参数。由此，本发明的HUD例如可以已经在工厂侧就有利地针对观察者的身体质量被协调。投影面元件同样能够例如在工厂中实现HUD的组件的安装和拆卸或者更换，其中HUD借助投影面元件尤其是利用其测量装置针对观察者的协调可以有利地快速地被再制造。

本发明的特别有利的构造规定，图像处理装置被构造用于借助标记的相机记录在投影面元件上识别几何失真并且为成像单元和/或映像光学系统的适配装置提供校正参数。尤其是当可光学检测的标记的光部分或者完全地穿过映像光学系统时，用于HUD的信息显示的映像光学系统的映像误差也作用于所投影的标记的形状。例如通过与标记的预先给定的形状的比较，图像处理单元可以从标记的相机记录中识别失真并且由此确定校正参数，借助所述校正参数，成像单元或者映像光学系统的适配装置可以有利地至少抵抗在所显示的信息上的失真。在此，HUD可以被构造为，使得这样的用于减少或者消除图像失真的协调过程在投影面的安装和调准之后可基本上无手动干预地被执行。

附图说明

本发明的其他细节和优点在下面借助附图被描述并且被阐述。

在所有附图中，一致的元件统一地被设置相同的参考标号。

其中：

图1以示意图示出根据现有技术的在车辆中的平视显示器的平行于车辆纵向轴线的垂直剖视图；

图2示出本发明平视显示器的示意性剖视图；

图3示出被投影在驾驶员的头部上的标记的示意性示图；

图4示出本发明平视显示器的第二实施方式的示意图；

图5示出带有校准屏幕的平视显示器的示意图；

图6a-d示出带有不同光学失真的所投影的标记的图像。

具体实施方式

在图1中示意性示出了相应于现有技术的平视显示器1的剖面，具有PKW30的周围的部分。作为HUD1的观察者示出了驾驶员32。HUD1的主要部分，例如显示器3、光学元件4、5以及调整单元6，被设置在壳体2中在Pkw30的前挡风玻璃31下方。

作为图像生成单元，显示器3图示地示出了信息并且将进行映像的射线束的光射入映像光学系统中，该映像光学系统例如借助两个光学元件4和5来表示。为了实现尽可能节省空间的结构方式，虽然优选使用反射镜，但是映像光学系统也可以包括透镜、棱镜、滤光器和带有组合的或者另外的光学作用的元件。从显示器3发射的光遵循由映像光学系统4、5确定的光路20，使得信息显示的光最终通过在前挡风玻璃31上的反射到达驾驶员32的眼睛33。

映像光学系统4、5在此以如下方式聚焦要显示的信息的映像，即驾驶员32在透过前挡风玻璃31看时可以以预先给定的距离作为在虚拟图像平面21中的虚拟图像而察觉信息。对于驾驶员32来说，信息显示因此看起来像在车辆30外部在前挡风玻璃31之前。优化的、特别清晰的信息显示的识别要求驾驶员32的眼睛33对虚拟图像平面21的距离适应。显示的虚拟图像平面21优选处于如下距离，在该距离的情况下在真实的周围环境的对象与信息显示的虚拟图像的对象之间的视线变换可以由眼睛33快速并且无劳累地进行。有帮助地，HUD1提供了经由映像光学系统4、5调整虚拟图像平面21的距离的可能性。

通过将信息作为虚拟图像聚焦地映像在图像平面21上，对于驾驶员32，信息可以仅仅在比较窄的视角范围中被识别。因此，HUD1具有光学元件5，该光学元件5借助电调整单元6针对不同视角水平地和垂直地可调整。为此目的，对于显示器1有被安装在组合仪器15中的相机16可用。利用（未示出的）图像分析单元，可以借助相机记录来跟踪驾驶员32的头部的位置。

即相机16的记录可以提供关于驾驶员32头部的位置的提示。为了确定头部位置的改变，图像处理单元可以将由记录确定的位置数据换算到统一的、例如通过标度预先给定的坐标系中并且与先前计算的数据进行比较。该图像处理单元也可以为了相同目的相互比较至少两个记录。在此，当相机以不同放大系数和/或由不同记录角度检测围绕头部的区域时，用于图像处理单元的分析耗费额外地增加。

图1示出了，HUD显示的光20从一个方向到达观察者的眼睛，而相机可以从与第一方向偏离角度α的第二方向23出发记录观察者的头部。相机的记录仅仅给图像处理系统提供了不精确的信息，以至于不能由此获得用于HUD显示的优化取向的参数。基于不同的位置和取向，相机记录的分析需要大量的计算，这些计算又与相机位置的测量的精确度和HUD的映像光学系统有关。

附加地，变换的光行为可能使得相机记录的分析变得困难。因此，图像处理单元为了可靠地分析相机记录而必须使用比较耗费的用于可靠分析相机记录的方法，该分析限制了观察者的视向的跟踪速度并且由此限制了信息显示的适配速度。

本发明的平视显示器（HUD）1的第一实施在图2中连同一同用于显示的前挡风玻璃31被示出。为了将信息作为虚拟图像显示，HUD1也类似于先前描述的根据现有技术的HUD（图1）地被构建。本发明的HUD1（图2）与其的区别基本上在于用于标记投影的投影装置7，8，9，10，这些投影装置在后面的部分更详细地被描述。

电子显示器3，其例如可以是带有背景照明的小的TFT显示器，将要显示的信息转换为射线束，该射线束的光路例如借助光束20来表示。在图2中借助光学元件5和10描绘的映像光学系统将映像的光沿着光路20引导至前挡风玻璃31并且从那里通过在前挡风玻璃31上的反射向驾驶员的眼睛方向引导。为了将信息显示适配于不同的视角，从这些视角可以观察在前挡风玻璃上的显示区域，在可调整的反射镜5上安装例如电调整单元6，借助该电调整单元可以在水平和垂直方向上调整反射镜5。HUD1可以具有另外的光学元件和适配装置，其在图2中未被示出。

按照本发明，HUD1被装备有投影装置7，8，9，10，以便通过前挡风玻璃31将标记向观察者的头部方向投影。因为光路20为了显示信息也被对准到那里，因此可以利用将投影装置7，8，9，10安装在HUD1的壳体2中而有利地节省光学元件，其方式是，将用于信息显示的光路20的区段一并用于投影。节省空间的结构方式是该解决方案的另外的优点。

为了产生标记，在红外（IR）发光二极管7之后设置光圈8，该光圈8确定各个关联的标记的几何形状。聚焦的反射镜9将映像的光线束22的光从标记偏转到对于IR光可穿透的输入耦合镜10上，该输入耦合镜10将用于信息显示的可见光偏转到可调整的镜5上。在IR发光二极管7和输入耦合镜10之间可以布置另外的光学元件（未示出）。

光圈8以如下方式被成形，即标记对称地至少部分地框围两只眼睛。因此在反射镜5的有利的调整的情况下没有标记投影的光进入观察者的眼睛。如果由于观察者的头部运动仍然有标记投影的光进入到其眼睛中，但是这由于红外光的不可见性仍然不会引起干扰性的光察觉。标记的关于两只眼睛对称构造的形状此外具有的优点是，可以平行地引导射线束20和22。在聚焦方面，在光路20、22的共同的区段中，信息显示的映像具有优先地位，因为例如为此设置有反射镜9，以将标记投影聚焦在观察者的眼睛部分的区域中。标记投影的与HUD的显示分离的聚焦是必需的，因为用于信号显示和用于标记的图像平面处于不同的距离。然而，映像光学系统的元件、例如光学元件5和10在聚焦的情况下辅助射镜9。这能够实现尤其是具有较小大小的比较简单的形状和反射镜9的制造并且可以使对附加光学元件的使用变得多余。

信息显示以及标记投影的映像通过共同地使用的光学元件5和10被耦合。通过2轴线的调整单元6和反射镜5，HUD显示的光路20可以被适配于观察者的头部、尤其是眼睛的当前位置。当标记投影的光路22在映像光学系统的区域中基本平行于光路20地延伸时，光路22、也即标记投影的光可以与HUD显示通过调整单元6和反射镜5的适配同时地被连同引导。由此，可以保证总是与HUD的信息显示对于改变的眼睛位置的适配同时地这样改变所投影标记的位置，即相机16大多在头部处并且尤其在眼睛附近记录所投影的标记。在此特别有利的是，在这样的条件下直接再现既检测所投影的标记又检测观察者眼睛的相机的记录，HUD的显示的设定以何种程度与眼睛位置有偏差。利用比较少的附加数据，图像处理单元可以从这样的相机记录中确定调整参数，利用所述调整参数，调整单元6和反射镜5可以适配于改变的眼睛位置。本发明HUD的这种实施通过HUD显示和标记投影的耦合提供了如下优点，即经由相机6和图像处理单元（未示出）可以将显示通过反馈来调节地适配于观察者的眼睛位置的改变。相机的记录可以作为观察者的眼睛位置的额定参量和实际参量而包含所投影的标记的位置。通过由图像处理单元快速地分析这样的信息以及将分析结果快速地传送给调整单元6，可以通过这种方式有利地实现，HUD显示以少的或小的可识别延迟适配于观察者的眼睛位置，并且由HUD显示的信息对于观察者来说几乎总是以最佳可能的质量可见。

当标记的部分不再被观察者的头部反射时，必要时可以通过选择合适的例如较大的图像截面来从唯一的记录中确定标记以及头部位置并且能够实现从记录中比较快地确定校正值。通过改变IR发光二极管7的强度可以将投影例如相应于时间、天气状况或者例如周围环境地适配于不同的光行为。这提高了HUD的可察觉性的可靠性。

在HUD中迄今常见的是，足够大地选择反射镜5，以便通过其面和曲度来保证眼睛位置的预先给定的区域（也即所谓的眼睛框子）的HUD显示足够好地可见。由此，必要时需要将比较大的反射镜利用相应的费事的支架和调整装置安装在HUD中。相反，利用本发明的HUD可能的是，由于快速的可跟踪性能够利用比较小的反射镜实现至少同样好的显示质量，其中通过较小的反射镜能够有利地减少成本和位置需求。

图3示意性示出了所投影的标记24的图像，该标记24对HUD1在图2中所示的光圈8映像。通过所示的形状，在取向适配于头部32的位置的情况下没有标记投影的光到达观察者32的眼睛33中。标记24的所示的形状此外可以借助其对称性和其抽象的构造有利地适配于眼睛部分并且甚至眼镜的轮廓并且被取向为使得其能够在用于图像处理的相机记录中有利地与其它轮廓相区别并且能够被识别。所示出的形状此外是具有比较容易识别的单个对称中心的形状的例子，使得已经在识别标记的部分的情况下能够通过图像处理确定记录中的参考点。作为参考点的明确的对称中心支持通过图像处理单元对眼睛与所投影的标记的偏差的可靠并且快速的确定。

在图2中所示的IR发光二极管可以被耦合到例如相机（未示出）或者例如附加的控制单元（未示出）的信号上。由此可以利用相机交替地检测带有和不带有所投影的标记的记录。这种检测提供如下优点：通过比较不同的记录即使在变换的光行为情况下也可以可靠地识别标记。此外，借助这种比较可以有利地确定，例如IR发光二极管7的光强度是否对于可靠的识别是足够的或者是否其必须被适配。

在图4中示出了用于本发明HUD1的第二实施例。因为该HUD1的结构在许多方面与在图2中所示的HUD具有一致性，因此在下面仅仅介绍该实施形式相对第一实施形式的区别。在图4中所示的HUD1的不同在于生成标记的图像。该HUD1而且同样具有用于产生图像的TFT显示器3，所述图像能够显示信息。然而，在显示器3的位置上通过红外照明13代替背景照明（未示出），该背景照明基本上发送可视光。这提供了如下优点：所投影的标记的形状因此可以通过TFT显示器3可改变地被确定。

标记投影的映像光22借助透镜11被聚集并且射到反射镜12上，该反射镜将显示的光20和标记投影的光22反射到可调整的反射镜5上并且从那里通过前挡风玻璃31向观察者的眼睛方向反射。反射镜12被构造用于尤其是在所面向的表面上对显示的可见光进行反射，红外光基本上穿过该表面。在其背面上，反射镜12被涂层为使得其从那里可以反射红外光的绝大部分。反射镜12的楔形横截面引起，标记投影22以及可见信息显示20的光射线基本上平行取向地被反射。由此，两个映像的光遵循相同的光路。在此，信息显示以及标记投影的光学映像的取向通过可调整的反射镜5和电调整单元6以如下方式被耦合，即标记的投影遵循信息显示被改变的调整。

除了对于第一实施例说明的优点之外，本发明的HUD1的第二实施例还提供了另外的优点，为了安装投影装置11、12、13需要比较少的附加位置。

本发明的HUD的两个所描述的实施例通过其投影装置能够实现：相对迄今的装置，视向的改变可以通过分析观察者的头部的相机记录更快并且更可靠地被识别。由此，所述投影装置能够有利地以改善的实时特性支持眼睛位置的自动化的识别、也称为眼睛跟踪。因此，本发明的HUD尤其提供了优点，即本发明的HUD能够改善在HUD中的信息显示的可识别性和可靠性，所述HUD在车辆的行驶期间持续地适配于例如驾驶员的改变的视向。

图5示出了本发明HUD在车辆的安装环境中的第一实施例1，通过车辆的前挡风玻璃31不仅信息显示的光路20而且标记投影的光路22对准投影屏幕17的方向。投影屏幕用固定支柱18被固定在车辆座椅35的头部支持部34。

投影屏幕被设置用于可以以预先给定的并且能够比较容易重复的方式被安装在座椅上。为此，座椅可以装备有不同的测量装置，例如尺寸标度和例如用于精确确定投影屏幕17的布置的水准仪。

通过例如平坦的屏幕面，可以通过投影屏幕17映像无失真地投影的标记。基于用于信息显示和标记投影的在HUD的映像光学系统5、10中部分共同的射线导向20、22可以通过投影例如利用可见光在汽车工厂或者例如在工厂中的终检中直接地通过视觉检验各种适配。这例如涉及将标记投影和信息显示协调到观察者的身体质量和座椅调整上。

光学映像元件的调准、尤其是关于前挡风玻璃31和关于相机16的位置，可以借助投影屏幕来检验。借助投影屏幕17能够自动化地实现在使用相机16和图像处理单元（未示出）的情况下的这种调准。

图6a至6d示出了各种映像误差，所述映像误差例如可能由于光学元件的误差调整而引起。图6a示出了所投影的标记的歪斜位置，其例如可以由于整体HUD壳体2（图5）或者显示器3的不精确的安装引起。图6b和6c示出了所投影的标记的枕头状的失真，其在图6b的情形中凸形地失真而在图6c的情形中凹形地失真。这样的失真可能例如由于具有比较强弯曲的透镜面或者反射面的光学元件而出现。最后，图6d示出了梯形失真的标记，其例如可能由于例如显示器3或者反射镜的歪斜位置而引起。

优选将HUD构造用于，将这些失真直至预先给定的程度地独立并且尤其是自动地校正。在图5中的相机16为此针对图像处理单元记录例如投影到投影屏幕17上的标记的图像。所述图像处理单元为此被构造用于从相机记录中识别其中保持的失真的形状并且确定其各自的程度。在此特别有利的是，图像处理单元被构造用于，从光学失真的这种识别出发确定参数，由此HUD可以借助该参数通过图像数据的补偿性预失真通过例如映像光学系统对抗针对显示器3所确定的失真。由此，HUD1的信息显示可以有利地在其可识别性方面得到改善。

在本发明的平视显示器的一个未被更详细示出的实施方式中，可以安装和去除用于暂时使用的投影装置。由此例如可能的是，将投影装置仅仅设置为可快速使用的工具以用于例如在工厂或例如在汽车工厂中的校准或调准。

Claims (24)

1.用于车辆（30）的平视显示器（1），该平视显示器为了借助成像单元（3）显示信息将在车辆（30）中的在观察者视向上的透明面（31）用作显示区域，其中在成像单元（3）和显示区域之间设置有映像光学系统，该映像光学系统具有：适配装置，借助该适配装置能够将信息的显示适配于观察者的不同眼睛位置；用于记录观察者的头部的相机（16）；以及用于分析相机（16）的记录的图像处理单元，其特征在于，投影装置被设置用于将可光学检测的标记（24）映像在观察者的头部的方向上，并且图像处理单元被构造为，基于相机（16）的记录来分析标记（24），其中投影装置能被调整为使得可光学检测的标记（24）在其大小和/或其形状和/或强度方面是能调整的。

2.根据权利要求1所述的平视显示器（1），其特征在于，图像处理单元被构造用于借助相机（16）的记录根据观察者的头部上的可光学检测的标记（24）的位置来确定在观察者的头部处的区域的位置的偏差。

3.根据权利要求2所述的平视显示器（1），其特征在于，图像处理单元被构造用于借助相机（16）的记录根据观察者的头部上的可光学检测的标记（24）的位置来确定观察者的眼睛的位置的偏差。

4.根据权利要求2或3所述的平视显示器（1），其特征在于，图像处理单元被构造用于借助所述偏差提供用于适配装置的调整参量。

5.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，相机（16）被定位在平视显示器（1）的其中安装有图像处理单元（3）和映像光学系统的部分（2）之外。

6.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置包括调整装置（6），借助该调整装置能这样地调整投影装置的至少一个光学元件（5），使得能够在不同位置上映像可光学检测的标记（24）。

7.根据权利要求6所述的平视显示器（1），其特征在于，调整装置（6）被构造为使可光学检测的标记（24）的位置相应地跟随观察者的头部的运动。

8.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置的至少一个元件（5，10，12）是映像光学系统的光学元件。

9.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置被构造用于通过反射将可光学检测的标记（24）在观察者的头部的方向上投影到车辆（30）中的透明面（31）上。

10.根据权利要求9所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置的输入耦合元件（10，12）被构造用于，将可光学检测的标记（24）的光（22）输入耦合到映像光学系统的光路（20）的区段中。

11.根据权利要求7所述的平视显示器（1），其特征在于，映像光学系统的光学元件（5）的至少之一能被调整用于适配于观察者的眼睛的位置。

12.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置的一部分被集成到成像单元（3）中。

13.根据权利要求12所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置的发射光的部分（13）被集成到成像单元（3）中。

14.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置被构造用于将可光学检测的标记（24）连续地周期性地在预先给定的持续时间上投影。

15.根据权利要求9所述的平视显示器（1），其特征在于，周期性地、分时地投影可光学检测的标记（24）被与信号同步。

16.根据权利要求15所述的平视显示器（1），其特征在于，周期性地、分时地投影可光学检测的标记（24）被与相机（16）的信号同步。

17.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置被构造用于产生具有不可见光的可光学检测的标记（24）。

18.根据权利要求17所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置被构造用于产生具有红外光的可光学检测的标记（24）。

19.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，投影装置的输入耦合元件（10，12）是对于红外光透明的反射镜（10，12）。

20.根据权利要求1至3之一所述的平视显示器（1），其特征在于，设置有投影面元件（17），该投影面元件装备有用于固定在观察者的座椅上的固定装置（18）。

21.根据权利要求20所述的平视显示器（1），其特征在于，设置有投影面元件（17），该投影面元件装备有用于固定在观察者的座椅的头部支持部（34）上的固定装置（18）。

22.根据权利要求20所述的平视显示器（1），其特征在于，投影面元件（17）装备有用于可重复地在座椅上定位的测量装置。

23.根据权利要求20所述的平视显示器（1），其特征在于，图像处理单元被构造用于，从投影面元件（17）上的标记（24）的相机记录中识别几何失真并且借助所识别的失真为成像单元（3）和/或为映像光学系统的适配装置和/或为投影装置的调整装置（6）提供校正参数。

24.用于车辆（30）的平视显示器（1）的显示方法，其中为了借助成像单元（3）显示信息使用在车辆（30）中的在观察者视向上的透明面（31）作为显示区域，其中利用相机（16）记录观察者的头部的位置并且由用于分析相机（16）的记录的图像处理单元处理观察者的头部的记录，其中由适配装置将信息的显示适配于观察者的不同眼睛位置，其特征在于，投影装置将可光学检测的标记（24）映像在观察者的头部的方向上，并且图像处理单元基于相机（16）的记录来分析标记（24）并且根据所确定的观察者头部位置来适配信息的显示。